DE1268470B

DE1268470B - Device for melting a gold coating onto the end surface of a piece of platinum wire with a small diameter

Info

Publication number: DE1268470B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Adalbert Knopp
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-06-23
Filing date: 1959-06-23
Publication date: 1968-05-16

Description

Vorrichtung zum Aufschmelzen eines Goldüberzuges auf die Endfläche eines Platindrahtstückes geringen Durchmessers Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschmelzen eines Goldüberzugs auf die Endfläche eines Platindrahtstückes geringen Durchmessers, wie sie als Leiter für den elektrischen Strom allgemein benutzt werden und beispielsweise zum Anlegieren eines Kontaktes an eine Halbleiteranordnung Verwendung finden.Device for melting a gold coating onto the end face of a small diameter piece of platinum wire The invention relates to a device for melting a gold coating onto the end face of a piece of platinum wire Diameter as they are commonly used as conductors for electrical current and use, for example, for alloying a contact to a semiconductor arrangement Find.

Es sind Verfahren bekannt, um Goldüberzüge auf anderen Stoffen herzustellen. Zum Beispiel kann eine großflächige Kontaktierung eines Siliciumkörpers mit Gold in der Weise erfolgen, daß eine kaltgewalzte Goldfolie unter Verwendung eines Preßkörpers mit zur Kontaktfläche paralleler Druckfläche auf den Siliciumkörper aufgebracht und danach einlegiert wird. Auch andere Stoffe als Gold können als Folien benutzt werden, um Überzüge zu bilden. Nach einem bekannten Verfahren wird eine Aluminiumfolie auf Germanium aufgebracht, indem unter Verwendung einer Indiumzwischenschicht ein Erhitzen in Wasserstoffatmosphäre erfolgt, wobei die Legierungsbildung stattfindet. In entsprechender Weise können bekanntlich auch festhaftende Schichten aus Kupfer und Kupferlegierungen auf Eisen und Eisenlegierungen aufgebracht werden.Methods are known for producing gold coatings on other fabrics. For example, a large-area contacting of a silicon body with gold done in such a way that a cold-rolled gold foil using a compact applied to the silicon body with a pressure surface parallel to the contact surface and then alloyed. Materials other than gold can also be used as foils to form coatings. According to a known method, an aluminum foil applied to germanium by using an indium interlayer Heating takes place in a hydrogen atmosphere, whereby the alloy formation takes place. As is known, firmly adhering layers of copper can also be used in a corresponding manner and copper alloys can be applied to iron and iron alloys.

Alle diese Verfahren zeichnen sich dadurch aus, daß verhältnismäßig große Flächen beschichtet werden, wobei die Querausdehnung wesentlich größer als die Dickenausdehnung ist. Sie eignen sich nicht zur Beschichtung von Platindrähten geringen Durchmessers, bei denen der Durchmesser etwa zwischen 0,2 und 0,6 mm liegt und die zu beschichtende Fläche um mehrere Größenordnungen kleiner ist.All of these methods are characterized by the fact that they are proportionate large areas are coated, the transverse extent being significantly greater than is the thickness extension. They are not suitable for coating platinum wires small diameter, in which the diameter is approximately between 0.2 and 0.6 mm and the area to be coated is several orders of magnitude smaller.

Überzüge auf Drähten können durch Tauchverfahren hergestellt werden. Um die Endfläche eines Drahtstückes mit einem Goldüberzug zu versehen, kann das Drahtstückende in eine Goldschmelze eingetaucht und wieder hochgezogen werden. Versucht man aber in dieser Weise nur auf die Endflächen von Drahtstücken mit einem Durchmesser etwa zwischen 0,2 und 0,6 mm einen Goldüberzug aufzubringen, so verhindert das Abtropfen der Schmelze beim Hochziehen der Drahtstücke eine gleichmäßige, insbesondere eine zur Drahtachse symmetrische Stärke der Bedeckung zu erhalten. Außerdem ist die Auftragung einer vorgegebenen, bestimmten, verhältnismäßig kleinen Menge Gold meist nur mit unzureichender Genauigkeit möglich.Coatings on wires can be made by dipping processes. In order to provide the end face of a piece of wire with a gold coating, the The end of the wire piece is immersed in molten gold and pulled up again. Tries but one in this way only on the end faces of pieces of wire with a diameter Applying a gold coating between about 0.2 and 0.6 mm prevents dripping the melt when pulling up the wire pieces a uniform, in particular one to obtain a thickness of the covering that is symmetrical to the wire axis. In addition, the application a given, specific, relatively small amount of gold usually only with insufficient accuracy possible.

Wird auf eine Endfläche eines Drahtstückes ein Goldüberzug aufgebracht, indem zwei Drahtstücke, eines aus Platin, das andere aus Gold, mit je einer Endfläche in Berührung gebracht und, etwa durch Stromdurchgang, verschweißt werden und dann das Golddrahtstück unmittelbar neben der Schweißstelle abgeschnitten wird, so zeigt sich, daß sich in dieser Weise Goldüberzüge auf den Endflächen von Platindrahtstücken mit verhältnismäßig kleinen Goldmengen nicht mehr herstellen lassen. Wegen der beim Schneiden nicht zu vermeidenden Grate ist die Schichtstärke des Überzuges auch sehr ungleichmäßig.If a gold coating is applied to one end face of a piece of wire, by placing two pieces of wire, one made of platinum, the other made of gold, each with an end face brought into contact and, for example through the passage of current, welded and then the piece of gold wire is cut off immediately next to the weld, so shows that in this way gold coatings are deposited on the end faces of pieces of platinum wire can no longer be produced with relatively small amounts of gold. Because of the Cutting unavoidable burrs is the layer thickness of the coating also very unevenly.

Die Erzeugung eines Goldüberzuges auf der Endfläche von Platindrahtstücken durch Elektrolyse ist mit genügender Gleichmäßigkeit der Schichtstärke nur bei Überzügen verhältnismäßig geringer Stärke, höchstens etwa 10 bis 30 #t, und bei großen Abscheidungszeiten möglich. Des weiteren ist die elektrolytische Abscheidung von Überzügen aus Gold, welche Zusätze an Elementen, beispielsweise 0,1 bzw. 1 Gewichtsprozent Gallium, enthalten, sehr schwierig oder gar nicht möglich.The creation of a gold coating on the end face of pieces of platinum wire by electrolysis, the layer thickness is only sufficiently uniform in the case of coatings relatively low strength, at most about 10 to 30 #t, and with long deposition times possible. Furthermore, the electrolytic deposition of coatings made of gold, which additions of elements, for example 0.1 or 1 percent by weight gallium, included, very difficult or not possible at all.

Die Erfindung weist nun einen Weg, einen Goldüberzug auf die Endfläche eines Platindrahtstückes geringen Durchmessers aufzubringen. Sie besteht in einer Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch eine zweiteilige, auf einem durch Stromdurchgang heizbaren Metallstreifen aufsitzende Form, deren zylindrischer Unterteil an seiner Oberseite eine zentrale zylindrische Ausnehmung aufweist, in die der zylindrische Oberteil eingesetzt ist, dessen zylindrisch erweiterter Teil sich gleichzeitig auf der Oberseite des Unterteiles abstützt, und in deren Oberteil eine durchgehende axiale Bohrung zur Aufnahme des Drahtstückes sowie der auf seine Endfläche aufzuschmelzenden Goldfolienronde vorgesehen ist.The invention now has a way of having a gold plating on the end face to apply a piece of platinum wire with a small diameter. It consists of one Device, which is characterized by a two-part, on one by current passage heatable metal strip seated form, the cylindrical lower part of which on his Top has a central cylindrical recess into which the cylindrical Upper part is used, the cylindrically widened part of which extends at the same time the top of the lower part is supported, and in the upper part a continuous axial bore for receiving the piece of wire and the one to be melted onto its end face Gold foil blank is provided.

Nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auf die Endflächen von Platindrahtstücken mit einem Durchmesser etwa zwischen 0,2 und 0,6 mm Goldüberzüge von vorgegebenen bestimmten Goldmengen in gleichmäßiger axialsymmetrischer Verteilung über die Endflächen und mit der geforderten Genauigkeit aufgebracht werden. Dabei ist es möglich, daß die Goldüberzüge Zusätze enthalten, die nach der Legierungsbildung in die Unterlage diffundieren. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Unterlage eine halbleitende Substanz ist und die diffundierenden Stoffe einen bestimmten Leitfähigkeitstyp erzeugen.According to the device according to the invention can on the end faces of Pieces of platinum wire with a diameter between approximately 0.2 and 0.6 mm gold plating of predetermined specific amounts of gold in a uniform axially symmetrical distribution above the end faces and applied with the required accuracy will. It is possible that the gold coatings contain additives that after Alloy formation diffuse into the substrate. This is particularly advantageous if the substrate is a semiconducting substance and the diffusing substances generate a certain conductivity type.

Insbesondere ermöglicht die Vorrichtung nach der Erfindung, auf die Endflächen von Platindrahtstücken geringen Durchmessers solche Goldmengen pro Endfläche aufzubringen, daß die Schichtdicken größer sind als diejenigen, die durch elektrolytische Abscheidung erhalten werden, und kleiner sind als diejenigen, die durch Abschneiden zusammengeschweißter Drahtstücke zu erhalten sind.In particular, the device according to the invention enables End faces of small diameter platinum wire pieces such amounts of gold per end face to apply that the layer thicknesses are greater than those created by electrolytic Deposition are obtained and are smaller than those obtained by clipping welded pieces of wire are to be obtained.

Gemäß der Erfindung wird so verfahren, daß das Platindrahtstück koaxial so weit in eine senkrecht angeordnete, zylindrische Graphitform von einem dem Drahtdurchmesser angenähert gleichen Innendurchmesser eingeführt wird, bis das obere Ende der Form über die obere Drahtendfläche übersteht, daß auf die obere Drahtendfläche eine mit Zusätzen versehene Goldfolienronde von einem dem Drahtdurchmesser angenähert gleichen Durchmesser aufgelegt wird und daß in dieser Anordnung das Platindrahtstück und die Goldfolienronde in etwa 2 bis 10 Sekunden auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt der Goldfolienronde unter strömendem Schutzgas erhitzt und anschließend abgekühlt wird.According to the invention, the procedure is such that the platinum wire piece is coaxial so far into a vertically arranged, cylindrical graphite shape of one of the wire diameter approximately the same inside diameter is introduced until the top of the mold protrudes over the upper wire end face that on the upper wire end face one with Gold foil round blank with additions approximating to the wire diameter Diameter is applied and that in this arrangement the platinum wire piece and the gold foil blank in about 2 to 10 seconds to a temperature above the melting point the gold foil blank is heated under a flowing protective gas and then cooled will.

Zweckmäßig wird das Platindrahtstück soweit in die Graphitform eingeführt, bis das obere Ende der Form über die obere Drahtendfläche um etwa 0,2fache Drahtstücklänge bis etwa eine Drahtstücklänge übersteht. Besonders günstige Verhältnisse bei der Erhitzung lassen sich erreichen, wenn das obere Ende der Form über die obere Drahtendfläche um etwa eine halbe Drahtstücklänge übersteht.The piece of platinum wire is expediently inserted into the graphite mold to the top of the mold over the top wire end face by about 0.2 times the wire length protrudes until about a length of wire. Particularly favorable conditions with the Heating can be achieved when the top of the mold is over the top wire end face protrudes by about half a length of wire.

Als Material für die zweiteilige Form eignet sich besonders Graphit. Eine Aufbringung des Goldüberzuges kann günstig mittels einer Form aus Aluminiumoxyd oder Quarz vorgenommen werden. Die Form kann des weiteren aus Rubin oder Saphir bestehen.Graphite is particularly suitable as the material for the two-part mold. An application of the gold coating can favorably by means of a mold made of aluminum oxide or quartz. The shape can also be made of ruby or sapphire exist.

Zum Erhitzen unter Schutzgas sind die zweiteilige Form und der metallische Heizstreifen zweckmäßig von einer einseitig abdeckbaren Umhüllung umgeben, innerhalb der eine strömende Schutzgasatmosphäre, z. B. eine Wasserstoffatmosphäre, aufrechterhalten werden kann.The two-part form and the metallic one are suitable for heating under protective gas The heating strips are expediently surrounded by a cover that can be covered on one side, within a flowing protective gas atmosphere, z. B. a hydrogen atmosphere maintained can be.

Mit besonderem Vorteil kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufschmelzen eines Goldüberzuges auf die Endfläche eines Platindrahtstückes dazu benutzt werden, Platindrahtstücke herzustellen, die an Halbleiterkörper von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen anlegiert werden. Dabei können die Halbleiterkörper beispielsweise aus Silicium oder Germanium bestehen. Werden dem Goldüberzug Zusätze hinzugefügt, so können diese eine Beeinflussung der elektrischen Leitfähigkeit, insbesondere Elektronen- oder Defektelektronenleitung, bewirken. Für diesen Zweck sind Zusatzstoffe wie Antimon, Gallium, Bor oder Phosphor geeignet, die bis zu etwa 1 Gewichtsprozent dem Gold zugeführt werden.The device according to the invention can be particularly advantageously used for melting a gold coating on the end face of a piece of platinum wire can be used to Manufacture platinum wire pieces that are electrically unbalanced to semiconductor bodies conductive semiconductor arrangements are alloyed. The semiconductor bodies consist for example of silicon or germanium. Become gold plating accessories added, they can influence the electrical conductivity, in particular electron or defect electron conduction. For this purpose additives such as antimony, gallium, boron or phosphorus are suitable up to about 1 percent by weight is added to the gold.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Herstellung von Platindrahtstücken zum Anlegieren von Elektroden für elektrisch unsymmetrisch leitende Halbleiteranordnungen können Legierungskontakte mit großer Gleichmäßigkeit der Größe der Kontaktfläche bei der Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen in großen Stückzahlen erreicht werden.With the device according to the invention for the production of platinum wire pieces for alloying electrodes for electrically asymmetrically conductive semiconductor arrangements can make alloy contacts with great uniformity of the size of the contact area in the production of electrically asymmetrically conductive semiconductor arrangements can be achieved in large numbers.

An Hand der Figur wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.A preferred exemplary embodiment of the invention is illustrated with reference to the figure explained.

Die Figur zeigt in zum Teil schematischer Darstellung einen Schnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Platindrahtstücken mit einem Goldüberzug gemäß der Erfindung. Eine aus einem Bodenteil 2 und einem Oberteil 1 bestehende zweiteilige Form 1, 2 aus Graphit ist auf einen heizbaren Metallstreifen 3 so aufgesetzt, daß sich ein guter Wärmeübergang zwischen dem Heizstreifen 3 und dem Bodenteil 2 ergibt. Die zweiteilige Form 1, 2 und der metallische Heizstreifen 3 sind von einem abdeckbaren Behälter 4 umgeben. Die Deckplatte kann aus durchsichtigem Material bestehen und ist mit 5 bezeichnet.The figure shows a section in a partially schematic representation an embodiment of a device for the production of platinum wire pieces with a gold plating according to the invention. One of a bottom part 2 and a top part 1 existing two-part mold 1, 2 made of graphite is on a heatable metal strip 3 placed so that a good heat transfer between the heating strips 3 and the bottom part 2 results. The two-part mold 1, 2 and the metallic heating strip 3 are surrounded by a coverable container 4. The cover plate can be made of transparent Material consist and is denoted by 5.

Der Bodenteil 2 hat kreiszylindrische Form und weist eine zentrale kreiszylindrische Ausnehmung 6 auf der kreisscheibenförmigen Oberseite 7 auf. Der Oberteil 1 ist von kreiszylindrischer Form und besitzt eine axiale, kreiszylindrische, durchgehende Bohrung B. Der Außendurchmesser des Oberteiles 1 ist angenähert gleich dem Durchmesser der Ausnehmung 6 des Bodenteiles 2. In der dem Bodenteil 2 zugewandten Hälfte besitzt der Oberteil 1 einen kreiszylindrischen, verstärkten Teil 9, dessen Außendurchmesser angenähert gleich dem Außendurchmesser des Bodenteiles 2 ist, und der sich in Richtung der Zylinderachse des Oberteiles 1 von etwa der Mitte an bis zu einer der Tiefe der Ausnehmung 6 des Bodenteiles 2 angenähert gleichen Entfernung von dem bodenteilseitigen Oberteilende 10 erstreckt. Oberteil 1 ist so in den Bodenteil 2 eingefügt, daß das Oberteilende 10 auf dem Boden der Ausnehmung 6 des Bodenteiles 2 und der Verstärkungsteil 9 auf der Oberseite 7 des Bodenteiles 2 aufliegt.The bottom part 2 has a circular cylindrical shape and has a central one circular cylindrical recess 6 on the circular disk-shaped top 7. Of the Upper part 1 is of circular cylindrical shape and has an axial, circular cylindrical, through hole B. The outer diameter of the upper part 1 is approximately the same the diameter of the recess 6 of the bottom part 2. In the one facing the bottom part 2 Half of the upper part 1 has a circular cylindrical, reinforced part 9, the The outer diameter is approximately equal to the outer diameter of the bottom part 2, and which extends in the direction of the cylinder axis of the upper part 1 from approximately the middle to to a distance approximately equal to the depth of the recess 6 of the bottom part 2 extends from the upper part end 10 on the base part. Upper part 1 is like this in the bottom part 2 inserted that the upper part end 10 on the bottom of the recess 6 of the bottom part 2 and the reinforcement part 9 rests on the upper side 7 of the base part 2.

In der Wandung des Behälters 4 sind zwei öffnungen 11 und 12 für den Einlaß und Auslaß des Schutzgases, z. B. Wasserstoffes, vorgesehen. Der Heizstreifen 3 wird von zwei Elektroden 13 und 14 gehaltert, die beispielsweise an eine Wechselstromquelle 15 angeschlossen sind.In the wall of the container 4 are two openings 11 and 12 for the Inlet and outlet of the protective gas, e.g. B. hydrogen, provided. The heating strip 3 is supported by two electrodes 13 and 14 which, for example, are connected to an alternating current source 15 are connected.

Zur Herstellung eines Platindrahtstückes mit einem Goldüberzug wird beispielsweise ein Platindrahtstück 16 von 0,3 mm Durchmesser und 4 mm Länge in eine Bohrung 8 von 0,3 mm Durchmesser so weit eingeführt, bis das obere Ende 17 des Oberteiles 1 von 6 mm Länge um etwa eine halbe Drahtstücklänge, also 2 nun, über die obere, plane Drahtendfläche 18, übersteht. Die die Drahtendfläche bildende Schnittfläche ist gereinigt, z. B. entfettet und kurz geätzt sowie anschließend gespült. Auf die Endfläche 18 des Drahtstückes 16 wird eine z. B. mit 0,3 Gewichtsprozent Antimon versehene und durch Ausstanzen erhaltene Goldfolienronde 19 von etwa 0,3 mm Durchmesser und von 0,15 mg Gewicht aufgelegt. Der Oberteil 1 ist mit seinem unteren Ende 10 in den Bodenteil 2 eingesetzt. Beide Teile sind beispielsweise aus Graphit hergestellt.To produce a piece of platinum wire with a gold coating, for example, a piece of platinum wire 16 0.3 mm in diameter and 4 mm in length is inserted into a hole 8 with 0.3 mm in diameter until the upper end 17 of the upper part 1 is 6 mm in length by about half a piece of wire length, i.e. 2 now, protrudes beyond the upper, planar wire end face 18. The cut surface forming the wire end surface is cleaned, e.g. B. degreased and briefly etched and then rinsed. On the end face 18 of the piece of wire 16, a z. B. provided with 0.3 percent by weight of antimony and obtained by punching gold foil blank 19 of about 0.3 mm in diameter and 0.15 mg weight. The upper part 1 is inserted with its lower end 10 into the base part 2. Both parts are made of graphite, for example.

Die Form 1, 2 ist auf den Heizstreifen 3 aufgesetzt. In dieser Anordnung wird das Drahtstück 16 und die Goldfolienronde 19 in 4 Sekunden auf eine Temperatur nahe über den Schmelzpunkt, z. B. auf eine etwa 2 bis 3 ü/o über dem Schmelzpunkt der Goldfolienronde 19 liegende Temperatur erhitzt und anschließend abgekühlt. Nach dem Zerlegen der Form 1, 2 in ihre beiden Teile, kann das Platindrahtstück mit einem Goldüberzug auf seiner Endfläche aus dem Oberteil 1 genommen werden.The mold 1, 2 is placed on the heating strip 3. In this arrangement the piece of wire 16 and the round gold foil 19 are brought to a temperature in 4 seconds close to the melting point, e.g. B. to about 2 to 3 u / o above the melting point the gold foil blank 19 lying temperature and then heated cooled down. After disassembling the mold 1, 2 into its two parts, the piece of platinum wire can be removed from the upper part 1 with a gold plating on its end face.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel kann auf die Endfläche eines Platindrahtstückes von 0,3 mm Durchmesser eine Goldfolienronde von 0,1 mg oder eine von 0,2 mg oder auf die Endfläche eines Platindrahtstückes von 0,6 mm Durchmesser eine Goldfolienronde von 1 mg oder eine von 1,6 mg aufgebracht werden.According to another embodiment, on the end face of a A piece of platinum wire 0.3 mm in diameter, a gold foil blank of 0.1 mg or a of 0.2 mg or on the end face of a piece of platinum wire 0.6 mm in diameter a gold foil blank of 1 mg or one of 1.6 mg can be applied.

Zur serienmäßigen Herstellung von Platindrahtstücken gemäß der Erfindung ist die Verwendung einer Vorrichtung zweckmäßig, bei der an Stelle einer Form, die ein einziges Drahtstück aufnimmt, ein Oberteil vorgesehen wird, in dem gleichzeitig mehrere Drahtstücke eingeführt und erhitzt werden können. Beispielsweise eignet sich eine Form, die aus einem Bodenteil mit einer Ausnehmung und aus einem in diese Ausnehmung einsetzbaren Oberteil mit mehreren parallelen Bohrungen zur Aufnahme der Drahtstücke besteht.For the serial production of platinum wire pieces according to the invention the use of a device is expedient in which instead of a shape that a single piece of wire accommodates a top part is provided in which at the same time several pieces of wire can be inserted and heated. For example, suitable a shape that consists of a bottom part with a recess and one in this Recess insertable upper part with several parallel holes for receiving consists of pieces of wire.

Claims

Claims: 1. Device for melting a gold coating on the end face of a small diameter piece of platinum wire, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h a two-part, on a heatable through current passage Metal strips (3) seated form (1, 2), the cylindrical lower part (2) of which its top (7) has a central cylindrical recess (6) into which the cylindrical upper part (1) is inserted, its cylindrically widened part (9) is supported at the same time on the top (7) of the lower part (2), and in whose upper part (1) has a continuous axial bore (8) for receiving the piece of wire (16) and the gold foil blank (19) to be melted onto its end face (18) is.

2. Device according to claim 1, characterized in that the mold (1, 2) consists of graphite.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the shape (1, 2) or the upper part (1) consists of aluminum oxide or quartz.

4. Device according to claim 1, characterized in that the mold (1, 2) or the upper part (1) made of ruby or sapphire.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that that the mold (1, 2) and the metallic heating strip (3) in one with a cover plate (5) coverable container (4) are arranged.

6. Apparatus according to claim 5, characterized characterized in that in the wall of the container (4) the openings (11, 12) for supply and discharge of protective gas are available.

7. Apparatus according to claim 1 to 6, characterized characterized in that in the upper part (1) several parallel bores for receiving of pieces of wire are present. Publications considered: German Auslegeschriften No. 1044 977, 1046 739, 1085 613; Swiss Patent No. 227139; french U.S. Patent No. 1174,436.